DE2405994C2

DE2405994C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung hochbelastbarer Preßformteile aus einem Gemisch von fasrigen Stoffen und einem Bindemittel

Info

Publication number: DE2405994C2
Application number: DE19742405994
Authority: DE
Inventors: Werner 7163 Oberrot Zilch
Original assignee: Klenk Holzwerke & Co 7163 Oberrot De GmbH
Current assignee: Klenk Holzwerke & Co 7163 Oberrot De GmbH
Priority date: 1974-02-08
Filing date: 1974-02-08
Publication date: 1985-10-03
Also published as: DE2405994A1

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildung von Formungen in einer Form aus einem Gemisch von Faserstoffen und einem Bindemittel, wobei die Formlinge zu Preßformteilen verpreßt werden.

Bei der Herstellung von Preßformteilen aus einer Preßmasse, die beispielsweise aus zellulosischen Faserstoffen, wie Holzspäne und Leim, besteht, kann bei gleicher Festigkeit die Materialstärke verringert und/oder die Festigkeit des Bauteils bei gleicher Materialstärke erhöht werden, wenn die Holzspäne bei dem fertigen Preßformteil in Richtung der Hauptbelastungslinien, d. h. senkrecht zu der Bruchlinie, ausgerichtet sind, da die Biege- und Zugfestigkeit von Holz, wie bei praktisch allen fasrigen Stoffen, in Längsrichtung um ein Mehrfaches höher ist als in Querrichtung.

Wird die Preßform im Schüttverfahren gefüllt, sind die Holzspäne in der Regel bezüglich ihrer Lage in statischer Verteilung angeordnet so daß ein auf diese Weise hergestelltes Preßformteil in allen Richtungen die gleiche spezifische Biege- und Zugfestigkeit aufweist, falls keine zusätzlichen konstruktiven Maßnahmen getroffen werden. Wird dagegen die Preßform im sogenannten Einblasverfahren mit Hohlzspänen gefüllt, bei dem die Hohlzspäne in einem Luftstrom in die Form eingetragen werden, erfolgt keine statistische Verteilung in der Ausrichtung der Holzspäne, sondern diese werden entsprechend der örtlichen Strömungsrichtung der Förderluft in bevorzugter Ausrichtung in der Preßform abgelagert. Dabei können die Holzspäne in manchen Fällen stellenweise günstig liegen, meist jedoch liegen sie im Hinblick auf die Hauptbelastungsrichtung des Preßformteils ungünstig. Auf die Ausrichtung der Holzspäne konnte bislang kein Einfluß genommen werden, so daß oftmals durch die Ablagerung der Holzspäne in einer bevorzugten, aber ungünstigen Richtung das Preßformteil uncr-

wünschte Schwächungsstellen aufweist, so daß das Preßformteil in seinen Abmessungen, insbesondere seiner Wandstärke, überdimensioniert werden mußte, um sicherzustellen, daß auch bei ungünstiger Ausrichtung der eingebrachten Holzspäne in der Preßform eine ausreichende Festigkeit des Preßformteiis gewährleistet war.

Dieses Problem tritt nicht nur bei der Herstellung von Preßformteilen aus einem Gemisch von Holzspänen und Leim auf, sondern in der Regel bei allen Preßformteilen, die ais einem fasrigen Stoff und einem Bindemittel hergestellt werden, wie es beispielsweise auch bei glasfaserverstärkten Polyester-, Epoxytharz- oder Polyamidformteilen o. dgl. der Fall ist.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, bei aus Faserstoffen und einem Bindemittel hergestellten Preßformteilen an besonders beanspruchten Stellen und Zonen eine solche Ausrichtung der Faserstoffe zu erreichen, daß diese mit ihrer Hauptbeanspruchungsrichtung in Richtung der Hauptbelastungslinien des Formteils ausgerichtet sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Fasern in der Form einer quer zu den in dem Formkörper auftretenden Belastungslinien gerichteten Rüttelbewegung ausgesetzt werden derart, daß sie sich in Richtung der Belastungslinien ausrichten.

Durch die Ausrichtung der Faserstoffe kann bei gleicher Materialstärke eine wesentlich höhere Festigkeit des Preßformteils erreicht werden, oder die Wandstärke des Preßformteils kann bei gleicher Festigkeit erheblich verringert werden, so daß Material und Gewicht eingespart werden.

In Weiterbildung der Erfindung können die Faserstoffe während der Rüttelbewegung der Einwirkung eines elektrostatischen Feldes ausgesetzt werden, dessen Feldlinien parallel zu den Belastungslinien des Formstücks ausgerichtet sind, wobei zuerst die Rüttelbewegung und anschließend das elektrostatische Feld abgeschaltet wird, nachdem sich die Faserstoffe in Richtung der Feldlinien ausgerichtet haben.

Durch diese Maßnahmen können insbesondere bei kompliziert verlaufenden Belastungslinien in dem Preßformteil die Faserstoffe noch besser in Richtung der Bclastungslinien ausgerichtet werden.

Diese Ausrichtung der Faserstoffe kann in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung dadurch noch verbessert werden, daß die Faserstoffe zusätzlich von einem Luftstrom in der Schwebe gehalten werden und daß nach dem Ausrichten der Faserstoffe zuerst der Luftstrom, dann die Rüttelbewegung und zuletzt das elektroslatische Feld abgeschaltet werden. Der gesamte Vorgang des Ausrichtens kann auf diese Weise zeitlich verkürzt werden.

Zur Durchführung des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Form für die Ausrichtung der Faserstoffe mit einer Rüttelvorrichtung versehen ist.

Hierzu kann die Form so ausgebildet sein, daß sie zur Ausrichtung der Faserstoffe aus der Presse entnehmbar ist, falls innerhalb der Presse die Rüttelvorrichtung nicht eingesetzt werden kann.

Falls die Form der Presse nicht entnommen werden kann, kann eine Hilfsform zur Ausrichtung der Faserstoffe vorgesehen werden, aus der der ausgerichtete Faserkuchen in die Preßform überführt und in dieser durch einen Preßvorgang verfestigt werden kann.

Durch diese Maßnahme wird gleichzeitig die Liegezeit der aus Faserstoffen und Bindemittel bestehenden Preßmasse in der geheizten Preßform verkürzt, wodurch ein höherer Ausstoß an Preßformteilen und damit eine rationellere Fertigung erreicht wird, weil die Ausrichtung der Faserstoffe in der Preßmasse, die einige Zeit in Anspruch nimmt in mehreren einfach herzustellenden Hilfsformen gleichzeitig erfolgen kann.

D<e Oberführung des in der Hilfsform ausgerichteten Faserkuchens erfolgt dabei durch einen Hilfsträger.

Die Ausrichtung der Faserstoffe kann durch im Boden der Form angebrachte, in Richtung der in dem Formteil auftretenden Belastungslinien verlaufende Sikken unterstützt oder in gewünschte Richtungen gelenkt werden, die nicht unmittelbar senkrecht zu der Rüttelbewegung verlaufen. Anstelle von Sicken können auch Unterbleche vorgesehen werden, die entlang der Belastungslinien angeordnet sind und die gegebenenfalls als Verstärkungselemente durch den Preßvorgang in das Preßformteil eingepreßt werden können.

Das in Weiterbildung der Erfindung zur verbesserten Ausrichtung der Faserstoffe vorgesehene elektrostatische Feld wird durch Elektroden erzeugt, die im Bereich der auftretenden Hauptbelastungspunkte des Preßformteils angebracht sind, so daß die Feldlinien im wesentlichen entlang der Bealstungslinien verlaufen.

Um die Faserstoffe gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung zur Ausrichtung im elektrostatischen Feld in einem Luftstrom in der Schwebe halten zu können, ist die Form als Kammer ausgebildet, die durch einen horizontalen Sieb- oder Lochblecheinsatz in eine Hauptkammer und eine das Fasermaterial aufnehmende, über der Hauptkammer angeordnete Kammer unterteilt ist, wobei an der Unterseite des Sieb- oder Lochblecheinsatzes Abluftkanäle derart angeordnet sind, daß ein der Hauptkammer zugeführter Luftstrom zuerst zwischen den Abluftkanälen nach oben in den unteren Bereich des Preßgutes und dann um 180° umgelenkt, nach unten und durch die Abluftkanäle geleitet werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen, die an dem Beispiel der Herstellung einer Transportpalette aus Holzspänen und einem Leim verdeutlicht werden, näher beschrieben. Von den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Transportpalette,

Fig.2 einen Schnitt durch eine Preßform mit Unterblechen, und

F i g. 3 eine Vorrichtung zur Ausrichtung der Faserstoffe der Preßmasse in einem gerichteten Luftstrom.

In F i g. 1 ist eine Transportpalette in Draufsicht gezeichnet. Derartige.Paletten dienen der Aufnahme von Stapelgut, das mittels Gabelstaplern bewegt werden soll. Solche Paletten bestehen aus einer Plattform 1, die auf Füßen 2, 3 und 4 steht, die in die Plattform eingeformt sind und zwischen denen ein freier Durchgang ausgebildet ist, so daß ein Gabelstapler zur Aufnahme der Palette mit seinen Gabeln im Bereich der freien Durchgänge zwischen die Füße unter die Palette greifen und diese gegebenenfalls zusammen mit dem darauf befindlichen Stapelgut anheben und transportieren kann.

Die Hauptbelastungslinien bei derartigen Transportpaletten sind in Fig. 1 mit 5 bezeichnet, während die bevorzugten Bruchlinien bei Überlastung oder unsachgemäßer Handhabung der Palette mit den Bezugszeichen 7 und 8 versehen sind.

Werden derartige Transportpaletten als einstückige Preßformteile aus zellulosischen Faserstoffen hergestellt, so ergibt sich bei der Herstellung derselben durch einen Preßvorgang die Notwendigkeit, das gesamte Werkstück mit einer solchen Wandstärke zu diemensio-

nieren, daß bei sachgemäßem Gebrauch keine Materialbrüche auftreten. Dabei muß in Kauf genommen werden, daß weniger stark beanspruchte Teile der Palette überdimensioniert sind, während Teile, die großer Belastung ausgesetzt sind, aus Gewichts- und Kostengründen gerade so dimensioniert werden, daß die erforderliche Festigkeit erreicht wird, auch für den Fall, daß eine ungünstige Ausrichtung der zellulosischen Faserstoffe beim Einbringen derselben in die Preßform erfolgt.

Die Gefahr einer ungünstigen Ausrichtung der zellulosischen Fasern ist am geringsten, wenn die Preßmasse in die Form geschüttet wird, da hierbei in der Regel eine statistische Verteilung der zellulosischen Fasern bezüglich ihrer Lage und ihrer Konzentration erfolgt.

Ungüstiger liegt der Fall, wenn das zellulosische Fasermaterial mittels eines Luftstroms in die Preßform eingetragen wird, da hierbei durch die Strömungsrichtung der Förderluft eine bevorzugte Ausrichtung der Holzfasern in der Preßform erfolgt, die jedoch willkürlich und nicht steuerbar ist, so daß bei ungünstigen Umständen besonders schwache Stellen in bezug auf die Hauptbeanspruchungsrichtung in dem Werkstück entstehen können.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Transportpalette wird eine optimale Festigkeit dann erreicht, wenn die Holzspäne in Richtung der Linien 5 ausgerichtet sind. Zu diesem Zweck wird das zellulosische Fasermaterial 9, in vorliegendem Fall Holzspäne, zusammen mit dem Bindemittel als homogene Preßmasse in die Form 10 geschüttet. Anschließend wird die Form in eine lineare Rüttelbewegung versetzt, wie es in F i g. 2 durch den Pfeil A angedeutet ist.

Dabei erfolgt eine erste Ausrichtung der Holzspäne mit ihrer Längsachse quer zur Rüttelbewegung. Die Ausrichtung kann nun dadurch unterstützt werden, daß an der Unterseite der Form Sicken ausgebildet sind, die in Richtung der Linien 5 in F i g. 1 verlaufen, und in denen sich die Holzspäne parallel ausrichten. Die Sicken ergeben dann gleichzeitig eine zusätzliche Verstärkung in den Hauptbeanspruchungsrichtungen.

Anstelle der nicht dargestellten Sicken können in der Form 10 auch Unterbleche 11 vorgesehen werden, deren Verlauf ebenfalls entsprechend der Linien 5 gewählt wird. Die Unterbleche 11 können entweder fest mit der Form 10 verbunden oder in diese lose eingelegt sein, in welchem Fall dann die Möglichkeit gegeben ist, die Unterbleche 11 beim Preßvorgang als zusätzliche Verstärkungselemente in das Formstück zu integrieren.

Die Preßformen können so ausgebildet sein, daß sie der Presse leicht entnommen und mit einer getrennten Rüttelvorrichtung verbunden werden können. Erst nachdem eine Ausrichtung der Hoizspäne in der gewünschten Art und Weise erfolgt ist, wird die Preßform wieder in die Presse eingesetzt Bei dem anschließenden Preßvorgang bleibt die Orientierung und Ausrichtung der Holzspäne erhalten, ohne daß eine ständige Rüttelbewegung stattfindet

Sollen dagegen bereits vorhandene Pressen mit nicht oder nur schwer herausnehmbaren Preßformen auf das erfindungsgemäße Verfahren umgerüstet werden, kann die Ausrichtung der Holzspäne in einer Hilfsform vorgenommen werden. Aus der Hilfsform wird der ausgerichtete Faserkuchen dann, ggf. mittels eines Hilfsträgers, in die eigentliche Preßform überführt und dort verpreßt

Die Unterbleche 11 können geriffelt oder lamellenförmig ausgebildet sein und gegebenenfalls Durchbrüche aufweisen, um eine gute Verankerung derselben in dem Formteil zu erzielen, wenn die Unterbleche 11 nach dem Verpressen als Verstärkungselemente in dem Preßformteil verbleiben sollen.
Gemäß einem weiteren Merkmal vorliegender Erfindung erfolgt die Ausrichtung der in die Form 10 geschütteten Holzspäne 9 in der Weise, daß diese durch eine Rüttelbewegung mit starker horizontaler Komponente oder durch Einblasen von Luft von der Unterseite der Form her in der Schwebe gehalten und einem elektrostatischen Feld mit geeignetem Verlauf der Feldlinien, und geeigneter Feldstärke ausgesetzt werden, so daß sich die Holzspäne parallel zu den Feldlinien ausrichten. Die Ausrichtung der Feldlinien des elektrostatischen Feldes bereitet dabei keinerlei Schwierigkeiten.

Werden z. B. bei der in F i g. 1 gezeigten Transportpalette an den vier Ecken irr. Bereich der Füße 3 Elektroden angebracht, die abwechselnd mit dem Puls- und Minuspol einer Spannungsquelle mit geeigneter Spannung verbunden sind, so entsteht ein elektrostatisches

Feld, dessen Feldlinien im wesentlichen entsprechend den Linien 5 verlaufen.

Da sich die Holzspäne in ihrer Längsrichtung parallel zu diesen Feldlinien ausrichten, kann auf diese Weise besonders einfach die gewünschte Orientierung der einzelnen Holzspäne erreicht werden. Die Ausrichtung der Holzspäne bleibt erhalten, wenn zunächst die der Form erteilte Rüttelbewegung oder gegebenenfalls der von der Unterseite in die Form eingeblasene Luftstrom abgeschaltet wird, so daß sich die ausgerichtete Holzspäne

absetzen können, wonach dann das elektrostatische Feld ebenfalls abgeschaltet und der eigentliche Preßvorgang eingeleitet werden kann. Besonders durch dieses Verfahren ist es in relativ einfacher Weise möglich, die Ausrichtung der Holzspäne in der Preßform zu bewerkstelligen, da die Elektroden leicht an den Punkten der Form angeordnet werden können, von denen die Hauptbelastungen des Formteils ausgehen, so daß aufgrund des Feldlinienverlaufs des angelegten elektrostatischen Feldes automatisch die für eine optimale Festigkeit des Werkstücks günstigste Ausrichtung der Holzspäne in der Form erfolgt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das auf einen Sieb- oder Lochblecheinsatz 12 (vgl. F i g. 3) geschüttete Preßgut 9 von der Un-

terseite her über eine Hauptkammer 13 mit einem Luftstrom beaufschlagt, der nach einer Umlenkung um 180° nach unten über gerichtete Abluftkanäle 14 abgeführt wird. Auch hierbei erfolgt entsprechend dem Verlauf der Abluftkanäle 14 eine Ausrichtung der Faserteile des Preßgutes 9 in Richtung dieser Kanäle 14.

Wie Versuche ergeben haben, ist es zur Erhöhung der Festigkeit vor. aus Holzspär.en und Leim hergestellten Transportpaletten nicht notwendig, die Holzspäne über den gesamten Querschnitt der Wandstärke auszurich-

ten. Die an den Oberflächen liegenden Späne sind nämlich in wesentlich stärkerem Maße für die Festigkeit des Werkstücks verantwortlich, als die weiter innen, im Bereich der neutralen Faser liegenden Späne. Aus diesem Grunde ist es sinnvoll, die Ausrichtung der Holzspäne an der Oberseite durch ein elektrostatisches Feld zu bewirken, während die Ausrichtung an der Unterseite gleichzeitig oder in einem getrennten Vorgang durch

einen gerichteten Luftstrom vorgenommen wird.

Durch die Kombination beider Verfahren zum Ausrichten der in die Form eingebrachten Holzspäne lediglich an der Oberfläche des Werkstücks kann die Herstellungszeit erfindungsgemäßer Transportpaletten durch Verkürzung der Zeit für die Ausrichtung der Holzspäne

in der Form erheblich verkürzt werden.

Ebenso läßt sich das elektrostatische Verfahren zum
Ausrichten der Holzspäne mit dem durch Rüttelbewegungen arbeitenden Verfahren in vorteilhafter Weise
kombinieren. 5

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bildung von Formungen in einer Form aus einem Gemisch von Faserstoffen und ei- s nem Bindemittel, wobei die Formlinge zu Preßformteilen verpreßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (9) in der Form (10) einer quer zu den in dem Formkörper auftretenden Belastungslinien (5) gerichteten Rottelbewegung ausgesetzt werden derart, daß sie sich in Richtung der Belastungslinien (5) ausrichten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffe der Einwirkung eines elektrostatischen Feldes ausgesetzt werden, dessen Feldlinien parallel zu den Belastungslinien (5) des Formstücks ausgerichtet sind, und daß, wenn sich die Faserstoffe in Richtung der Feldlinien ausgerichtet haben, zuerst die Rüttelbewegung und anschließend das elektrostatische Feld abgeschaltet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffe zusätzlich von einem Luftstrom in der Schwebe gehalten werden und daß nach dem Ausrichten der Faserstoffe zuerst der Luftstrom, dann die Rüttelbewegung und zuletzt das elektrostatische Feld abgeschaltet werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form (10) für die Ausrichtung der Faserstoffe mit einer Rüttelvorrichtung versehen ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichpet, daß zur Ausrichtung der Faserstoffe die Preßform aus der Presse entnehmbar ausgebildet ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfsform zur Ausrichtung der Faserstoffe vorgesehen ist, aus der der ausgerichtete Faserkuchen in die Preßform überführt und in dieser durch einen Preßvorgang verfestigt werden kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsträger vorgesehen ist, auf den der in der Hilfsform ausgerichtete Faserkuchen verbracht und von dem er in die Preßform überführt und in dieser verfestigt werden kann.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hilfsträger und dem ausgerichteten Faserkuchen eine Zwischenschicht aus Papier o. dgl. angeordnet ist, die mit dem Preßkuchen in die Preßform verbracht und zusammen mit diesem verpreßbar ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der Form (10) auf seiner Innenseite in Richtung der in dem Formteil auftretenden Belastungslinien (5) verlaufende Sicken aufweist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Form (10) Unterbleche (U) vorgesehen sind, die entlang der Belastungslinien (5) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbleche (11) als Verstärkungselemente ausgebildet sind, die durch den Preßvorgang in das Preßformteil eingepreßt werden können.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbleche (11) geriffelt oder lamellenförmig ausgebildet sind oder Durchbrüche aufweisen.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6 und

9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Form (10) Elektroden zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes, das auf die in die Form (10) eingefüllten Faserstoffe (9) einwirkt, zugeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13. dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden zur Erzeugung des elektrostatischen Feldes im Bereich der auftretenden Hauptbelastungspunkte des Preßformteils angeordnet sind, so daß die Feldlinien entlang der Belastungslinien (5) verlaufen.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6 und

10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Form (10) als Kammer ausgebildet ist die durch einen horizontalen Sieb- oder Lochblecheinsatz (12) in eine Hauptkammer (13) und eine das Fasermaterial (9) aufnehmende, über der Hauptkammer angeordnete Kammer unterteilt ist jjnd daß an der Unterseite des Sieb- oder Lochblecheinsatzes (12) Abluftkanäle (14) derart angeordnet sind, daß ein der Hauptkammer (13) zugeführter Luftstrom zuerst zwischen den Abluftkanälen nach oben in den unteren Bereich des Preßgutes und dann um 180° umgelenkt, nach unten und durch die Abluftkanäle geleitet werden kann.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet daß an der Oberseite der Hauptkammer (13) Elektroden zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes angeordnet sind.